電容器的性能與設計

1、電容器的性能與設計夏玄發(fā) 編電子材料與器件教研室目錄第一章電熱器的電容量及其計算 TOC o 1-5 h z 1 1有關(guān)電容器的幾個問題 11-2 電容器電容量的計算 .61-3電容器的容量頻率特性和有效電容器 171-4電容器的容量與溫度的關(guān)系 23第二章 電容器的電感21電容器中的電感 .312-2電容器電感的近似計算 .332-3降低電容器電感與改善其阻抗頻率特性 41.2-4電容器電感的測量 .45第三章電容器的絕緣電阻和吸收系數(shù)3-1電容器絕緣性能的量度 .483-2影響電容器絕緣電阻的外界因素 52.3-3電容器的吸收系數(shù) Ka .56第四章電容器的損耗及其有關(guān)計算4-1表征電容器

2、能量損耗的參數(shù) .604-2電容器介質(zhì)部分的損耗 .664-3電容器金屬部門的損耗 .694-4電容器的tg8與外界因素的關(guān)系 80第五章電容器的發(fā)熱計算5-1電容器反熱計算的目的之一-溫升 .8452幾種典型結(jié)構(gòu)電容器的熱計算 .865-3散熱系數(shù) a t .9454電容器的熱擊穿 101第六章電容器的介電強度及其有關(guān)計算6-1電容器的介電強度 10762電容器的電擊穿與不均勻現(xiàn)象的關(guān)系 11163電容器在長期電壓作用下的電老化擊穿 120第七章電容器的比率特征（體積效率）7-1低壓電容器的比率特征 1277-2高壓電容器的比率特征 1317-3大功率電容器的比率特征 133第八章電容器和安

3、裝技術(shù)的新進展8-1電子元件的片式化與表面組裝技術(shù)（ SMT） 1368-2發(fā)展中的片式電容器 1468-3通用電容器的新結(jié)構(gòu)與新工藝 155第九章電容器的設計計算9-1電容器設計計算的一般過程 1619-2電容器設計計算實例 170第一章電容器的電容量及其計算內(nèi)容提要本章分析了電容器的系列值。在復習平板形、管形電容器芯子電容器計算的基礎(chǔ)上，又介紹了 常見的罐形，卷繞形芯子以及電容器芯子容量的計算方法；電容器道理的穩(wěn)定性也是本章討論的重 要問題。在分析了材料和結(jié)構(gòu)工藝對容量的影響后，引進了有效電容量的概念，并提出了見效電容 量溫度系數(shù)的方法。11有關(guān)電容器的幾個問題我們知道一個孤立帶電 q的導

4、體與其相應電勢 u的比值，是一個與孤立導體的 q、u無關(guān)，僅與 其尺寸和形狀有關(guān)的物理量，用符號C表示，稱為孤立導體的電容C 9 u（1 1）在國際單位制中，電容的單位為法拉（F）,如果導體所帶的電量為 1庫侖，相應的電勢為 1伏特時，這導體的電容即為 1法拉，法拉這個單位太大，常用微法（ F）或皮法（PF） 較小的單位1uF= 10-6F1PF= 10-12F在導體周圍有其它導體存在時，則導體的電勢不僅與它自身所帶電量有關(guān)，還取決于其它導體 的位量和形狀，所謂的孤立導體，實際上是不存在的。要想消除其它導體的影響，我們可采用靜電 屏蔽原理，設計一種導體組合，電容器就是這樣的導體組合。所謂電容器

5、就是中間夾有電介質(zhì)的兩 塊導體數(shù)（通常為金屬板）組成的元件。當兩極板分別帶有等值異號電荷q時，若兩板間的電位差為n,則兩者的比值就稱為電容器的電容量，11式仍然適用。孤立導體仍可看成為是電容器，但另一導體在無限遠處，且電位為零。由上可知：電容C,是一個表征帶電導體的重要物理量。其數(shù)值不僅與兩極板的尺寸形狀有關(guān)，還與極板間的電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)；在過程技術(shù)中根據(jù)“方便使用，有利生產(chǎn)，簡化品種規(guī)格的原則， 生產(chǎn)電容器廠家（國內(nèi)、國際）產(chǎn)品的容量，必須遵守“固定式電容器標稱容量系列”。實質(zhì)上還是一科學合理的優(yōu)選系列。1-1-1電容器額定標稱電容器與允許偏差等級每一個電容器上，都標有所設計的電容量，此容量稱

6、為標稱電容量。它與實際電容量之間有一 定的差別，稱為容量偏差如在允許的范圍內(nèi)就稱為允許偏差。電容量只能做到一定容量的允許偏差。其使用者對容量的要求，也常常是和一定的允許誤差一起提出來。為了滿足使用者對容量的要求電 容量的標稱容量，必須按照與實際容量具有某種偏差的一系列值，進行標志。這就是通常所說的“固定式電容器標稱容量系列”。我國采用的固定式電容器標稱容量系列是按E24、E12、E6三個系列所計算出來的數(shù)值經(jīng)過修正面得到的一系列優(yōu)選數(shù)值所組成。它們分別對應的允許偏差+5%（1級）、+10%（n級）、+20%（111級）的規(guī)格。三個系列內(nèi)的數(shù)值是按下式計算并經(jīng)過必要的修正面得，即E24 系列：=

7、2410n = g-1 式中：n = 1 , 2,24。24E12 系列：=1210n =g-1 式中：n = 1 , 2,12。12E6 系列：=610n =g-1 n 式中：n = 1 , 2,6。上面三個系列的標稱值和允許偏差還可按下面方式排列起來E6 系歹U +20%E12 系列+10%E24系列+5%這三個系列值的特點是，系列中某一數(shù)值的正誤差極限差不多恰好與下一個數(shù)值的負擔誤差極限銜接起來（實際上略有重迭或間隙）。這就是采用本系列值的根本原因。在表 1-1中，我們列出了E6系列值，和其各值相對應的上、下極限值，可以看出它們是連續(xù)的，也就是從1.010之間的任一電容量值都可以找到某一

8、對應的標稱容量。表11E6系列值及其上、下極限值（+20%1E6系列值1.01.52.23.34.76.8下限值0.81.22.643.765.44上限值1.21.82.643.965.648.16允許偏差匕10%的E12系列容量標稱值由1.0, 1.2, 1.5, 1.810組成。允許偏差匕5%的E24 系列容量標稱值由1.0, 1.1 , 1.2, 1.3, 1.510構(gòu)成。當標稱容量10時,則系列值再乘10n, n為負或正整數(shù)，就得到容量范圍更寬的標稱容量數(shù)值。根據(jù)各類電容器的性能和使用要求。I型瓷介、高頻有機薄膜、云母、玻璃等電容器的標稱容量系列最齊全，即采用 E24、E12、E6三個

9、系列。紙介（含金屬化低介）、低膜復合、極性有機薄膜電容器的標稱容量當C1 uF時，另有規(guī)定。但要注意，有幾種類型產(chǎn)品的允許偏差，并不復合上面的要求。電解電容量的標稱容量符合E6系列值。而正允許偏差在+3050%范圍，而負允許偏差要求嚴格一些，一般允許在1020%以內(nèi)。I型瓷介電容器，由于使用鐵電性能的介質(zhì)，介電系數(shù)差別很大，標稱容量的容許偏差，也另 有規(guī)定。精密電容器標稱容量值在 E24系列不能滿足時，可以采用精密電容器標稱容量系列及其允許偏 差系列。1-1-2介質(zhì)的介電常數(shù)與電容量的關(guān)系如圖1-1a所示，在兩極間為真空的平板電容器上施加一電壓U,此時極板上聚集電荷 Q,電容器的電容量C0=

10、Qc/Uo其數(shù)值可以通過極板面積大小和極間距離進行計算。 克抽電荷W三低褊子a）電極間為真空b）電極間為電介質(zhì)圖1 1介質(zhì)極化與介電常數(shù)間的關(guān)系模型圖將一塊電介質(zhì)放入該電容器的極板間，施加電壓U不變，極板上的電荷逐漸由 Q增加至Q +Q，電容器由C0增加至Cqo這是因為介質(zhì)在電場中產(chǎn)生了極化現(xiàn)象；在介質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)的感應偶極子使介質(zhì)與電極接觸的表面上產(chǎn)生了感應電荷，這部分電荷牽制了極板上的一部分自由電荷，使其成為 束縛電荷。如果電壓 U不變，則必須從電源補充一些新的自由電荷來達到平衡。這樣極板上積聚的 電荷必然比電極間為真空時增多了，其中增多的部分電量 Qn就等于介質(zhì)表面產(chǎn)生的感應電量（如圖1 1b

11、所示）。這種在電場中的介質(zhì)產(chǎn)生感應電荷的現(xiàn)象稱為介質(zhì)的極化。而Q/ Q可以表示介質(zhì)極化的程度，稱為介質(zhì)的介電常數(shù)，用e表示Q C Qo Qn = = QoCoQo介質(zhì)的e表示介質(zhì)在電場作用下束縛電荷增加的能力，是表示介質(zhì)極化的宏觀物理量。電容器 用介質(zhì)的e愈大表明電容器貯存電荷的能力愈強，其電容量也就愈大。電容器中常用的介質(zhì)材料：經(jīng)過上面的分析，我們已經(jīng)看到電容器的電容量與介質(zhì)的關(guān)系極為密切。在討論電容器容量問 題之前，應對電容器用介質(zhì)材料的性質(zhì)（特別是介質(zhì)e的頻率，溫度性能）作一概要的回顧。不同的電介質(zhì)具有不同的介電常數(shù)。這是因為介電常數(shù)由介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)所決定，即不同結(jié)構(gòu) 的電介質(zhì)具有不同的

12、極化形式，表現(xiàn)出不同的介電常數(shù)。中性（或弱極性）有機介質(zhì)：此頻介質(zhì)材料的主要極化形式是電子位移極化，其介電常數(shù)E-般不大（約在1.82.6）并且與頻率無關(guān)，極化瞬間建立（10-1410-15秒）。在整個無線電頻率范圍內(nèi)，此種極化都可完成。極化過程不消耗能量。溫度升高時，體積膨脹，單位體積內(nèi)極化質(zhì)點數(shù)略 有下降。導致e也略有降低。此類介質(zhì)的介電常數(shù)的溫度系數(shù)aE為負值。它們適于制造高頻、高精度，高穩(wěn)定的電容量。常用的中性介質(zhì)有各種非極性的有機薄膜材料（如聚四氟乙烯、 聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等）及某些浸漬料（如石臘、純地臘、凡士林、電容器油等） 。極性介質(zhì)：偶極式極化是極性介質(zhì)中主要的極化形式。

13、它是由極性介質(zhì)中的極性基因、極性鏈 節(jié)、或整個極性分子在外電場作用下沿電場取向而產(chǎn)生。完成此類極化所需時間較長 （約10-210-10秒），極化過程要消耗能量。常用的極性介質(zhì)有滌綸、聚炭酸酯、聚碉、環(huán)氧樹酯、酚醛樹酯、有機硅樹酯、纖維素等。他 們的介電常數(shù)比中性介質(zhì)大（約為3.06.5）。溫度較低時，由于分子間相互作用力很強，偶極于無法隨外電場取向，此時僅有瞬間的電子位 移極化。隨著溫度升高，分子的熱運動動能增加使分子間的結(jié)合力減弱，在外場作用下偶級子沿電 場取向，e也隨之增大。高溫時，熱運動又反過來破壞電場對偶級子的取向作用，導致e下降。因此，在某一頻率時在e的溫度曲線上有一最大值。這是極性

14、介質(zhì)的明顯特征。極性介質(zhì)，在頻率較低時，幾乎不隨頻率變化。因為這時偶級式極化能充分完成，其 +（即包括電子位移極化產(chǎn)生的&和偶極式極化產(chǎn)生的 斂）。隨著頻率的增高，由于偶極式極化的滯后現(xiàn)象，極化逐漸跟不上頻率的變化，故 e下降。在某一頻率時 d，df最大（對應于介質(zhì)的最大 損耗）。當頻率進一步升高時，e下降到最低值 叱 這時只有電子位移極化。由于此類介質(zhì)的e溫度，頻率穩(wěn)定性較差，故它只適用于低頻和穩(wěn)定性要求不高的電容器。中性、極性介質(zhì) e的穩(wěn)定和頻率變化的一般規(guī)律見圖1-1a）和b）。離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì)：離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì)是電容器中使用最廣泛的一種材料。譜如各類陶瓷、玻璃釉 及云母等。a）中性介質(zhì)b）

15、極性介質(zhì)圖1-2有機介質(zhì)e與？和t C的一般規(guī)律根據(jù)其極化形式，可將離子結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)分成三類：a.結(jié)構(gòu)緊密的離子晶體為主晶相的電介質(zhì)此類介質(zhì)僅有電子和離子位移極化。e約為513,的溫度、頻率特性都較好，適于制造高頻、高重量的電容器。常用的離子晶體有白云母、剛玉瓷 （AL2O3）、滑石瓷等。在此類介質(zhì)中，還有一類晶粒結(jié)構(gòu)較為特殊的材料。在外電場作用下，由于離子的相互作用， 引起了極其強大的局部內(nèi)電場。在此電場作用下離子的電子殼層發(fā)生了強烈形變。離子本身也產(chǎn)生 了強烈位移，所以它們的e很高（約為110173）,并且與溫度和頻率的關(guān)系也很小。屬于這類電介質(zhì)的有金紅石（TiO2,齊200）等。它們在電

16、容器中得到廣泛應用。b.松弛結(jié)構(gòu)為主的固體介質(zhì)某些陶瓷介質(zhì)和無定形的元機玻璃屬于此類。這類材料結(jié)構(gòu)松弛，含有雜質(zhì)，晶格缺陷較多。介質(zhì)中束縛著一些弱系質(zhì)點（電子、離子） ，熱運動使這些質(zhì)點作混亂分 布，而外電場使這些質(zhì)點按一定規(guī)律分布，最后在一定溫度下達到動態(tài)平衡。介質(zhì)中建立起電荷的 不均勻分布，產(chǎn)生了松弛極化，伴隨有能量耗損。嚴格講，任何離子結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)都或多或少含有 雜質(zhì)、缺陷。因此，任何無機電介質(zhì)都具有這種極化形式，只是程度不同而已。c.強性電介質(zhì) 有些晶體介質(zhì)（例如 BaTiO3）,在一定的溫度范圍內(nèi)具有非常高的&其主要極化形式是自發(fā)式極化。 當溫度升到居里溫度時， 由于晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

17、， 而使自發(fā)極化消失。 因此, 由此類介質(zhì)制成的電容器其容量與溫度密切相關(guān)。其e為102108。并且板極時伴隨有能量耗損。它只適于制造要求不高的低頻大容量電容器。最后還要簡單說明一下電解電容器中使用的介質(zhì)。常用的是三氧化二鋁（AL2O3）和五氧化二粗（Ta2O5）.系經(jīng)過陽極氧化工藝形成的電介質(zhì) .如AL2O3介質(zhì)膜其電性能和機械性能遠比不上純剛 玉瓷。這是因為氧化膜晶格結(jié)構(gòu)不完整，可能出現(xiàn)無定型結(jié)構(gòu)和氫氧化鋁。同時還存在許多雜質(zhì)和 缺陷，使這種介質(zhì)不僅有電子，離子位移極化還有離子松弛極化。因此，氧化膜介質(zhì)的e比純剛玉大一些，但損耗也增大了。鋁氧化膜本身就是無定形結(jié)構(gòu)的離子介質(zhì)，離子松弛極化就

18、更不可避免 了。1-2電容器電容量的計算e和電容器芯子結(jié)構(gòu)的幾何尺寸決定。電容器芯子的電容器的電容量由電容器介質(zhì)的介電常數(shù) 極板結(jié)構(gòu)有：平板形（單片和迭片）、管形（罐形）、卷繞形、電解電容器芯子，下面分別進行討論。1-2-1 平板形電容器芯子這是一類最簡單而古老的結(jié)構(gòu)形式：不僅在陶瓷、云母、玻璃釉、獨石等電容器中廣泛應用； 隨著表面組裝經(jīng)受的迅猛發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)形式越來越收到人們的重視?，F(xiàn)在有機介質(zhì)電容器和電解 電容器中也在采用迭片式結(jié)構(gòu)。另外平板形芯子是其它結(jié)構(gòu)容量計算的基礎(chǔ)。在一定的近似條件下,管形、球形等芯子的容量，便可當平板形芯子處理；而它與卷繞形芯子的容量管形就更為密切。平 板形電容器

19、芯子一般有單片形和迭片形兩種。(1) 單片形芯子常見的單片形電容器芯子有矩形和園片形兩種結(jié)構(gòu)，如圖1-3b)園片行芯子單片電容器芯子的結(jié)構(gòu)兩極板間的距離為 D,電介質(zhì)的簡單常數(shù)為 &兩極板1 0根據(jù)靜電學的基本結(jié)論：E=Q/ 0 S,和U = Ed、可a)矩形芯子圖1-3設這兩種結(jié)構(gòu)電容器每塊極板面積為 S, 上分別帶有電荷+ Q和一Q,如果S/d遠大于 得U=Qd/ &es.由1-1有關(guān)電容器的定義得： TOC o 1-5 h z QosC = HYPERLINK l bookmark202 o Current Document UdC的單位與S、d的單位有關(guān)。若 S-cm2dcm則彳L/4

20、兀x 9X 1011 ( F/cm)。代入上式則 得工程上常用的平板形電容器容量關(guān)系式s 6 ,、C = X 10-6 ( F)(14a)3.6 ds= (PF)(1 4b)3.6 d在工程問題中，電容量的電容量和作用電壓Uw通常是已知的；我們根據(jù)電容器所用介質(zhì)的工資場強值Ew和Uw變成求出電容器兩極板板間的距離d=Uw/Ew,再按照公式(14b)計算極板為有效面積So如果極板是矩形，如圖1 3a所示3.6 dcS =bx l(cm2 )式中 cpf , d、b、lcm如極板是圓形，如圖 14b所示3.6 dc 1=一兀 D24圓形極板的直徑D=3.8 Jcd cm式中 cpf ,d、d-cm

21、所謂極板的有效面積指上、下極板重合部分。為了防止電容器邊緣短路在極板和介質(zhì)間常留有一定的留邊量（空隙）？b、？。其值與電容器額定電壓有關(guān)。（2）迭片芯子為了增大容量，可將幾個單片平板代入芯子迭合在一起，組成并聯(lián)迭片芯子（如圖14所示）。電解有單片金屬化電極、雙面金屬化電極、金屬箔電極三種結(jié)構(gòu)。金屬化電極就是在介質(zhì)表面利用 燒滲、蒸發(fā)、濺設等工藝在介質(zhì)表面形成的金屬層。a）單面電極1電極b）雙面電極d）金屬箔電極2介質(zhì)3引出片圖14矩形芯子疊片結(jié)構(gòu)當給定電容量C及介質(zhì)厚道d （通常是給出工作電壓）后，即可根據(jù)式（14b）計算出極板有No單片尺寸可在已有介質(zhì)效面積So在設計中需要確定單片尺寸及達到

22、額定容量所需要的單片數(shù)面積So和對應容量Coo的規(guī)格中選取。根據(jù)選取的規(guī)格按其工作電壓留出一定的留邊量后，則可確定每一單片極板的有效cCo若迭片芯子采用上圖中的（b）或（c）結(jié)構(gòu)，則所需的單片數(shù)SN =So當矩形迭片芯子采用上圖中的（a）結(jié)構(gòu)時，所需片數(shù)N =+ 1 =+1SoCo如果迭片式芯子的單元電容為園片形，上面的討論和計算方法依然適用。1-2-2 管形電容器芯子管形電容器由兩個同軸的圓柱面極板中間充滿介電常數(shù)為的電介質(zhì)構(gòu)成。設圓柱面極板的半徑分別為1和r2長度為l,內(nèi)、外電極分別帶有電量+ Q和一Q,如圖1-5所示。當L較之r2 門大 得很多，兩式的邊緣效應可以略去不計。由靜電學的基本

23、定律。距軸線 r處的電場強度為 E=Q/2兀 r0子再根據(jù)電場強度和單位梯度的關(guān)系。E=dU/dr, TOC o 1-5 h z 則 dU=-Edr=-Qdr/2 兀 r 6 $ U2r2積分得/ du = -Q / 電2 o rrU1門Q b U = U 1 - U2 = n -r1Ui U2式中l(wèi)、2、門、d均為 cm（3）罐形芯子：罐形又稱瓶行，是高頻大功率陶瓷電容量的一種類型它的電容量由兩部分組成，一部分是長度為l的管形芯子，另一部分是內(nèi)半徑為 ri ,外半徑為 門+d的半球芯子，如圖1-6 管形芯子的電容量（Ci）和半球芯子的電容量（C2 ）分別為Ci1.8 nr1C2r r1rl

24、d1.8d圖16罐形電容器芯子罐形芯子的電容量為：C = C1 + C2 = - + 門 + -1.8 R ddnr1二一D（1 +%1.8（ 2d 2 2dn 1D式中l(wèi)、d、D均為cm1-2-3卷繞形電容器芯子這種結(jié)構(gòu)通常用于低介，有機薄膜和箔式卷繞電解電容器。(PE)(1-6)卷繞形芯子是由兩條各一層或幾層工作電壓U 3大小而定）介質(zhì)和兩條各一層極板相互隔開卷成的圓柱形或扁平形體。根據(jù)極板的不 同引出方式，通常有一般繞法和無感繞法兩種結(jié)構(gòu)，無感繞法的電極有兩種形式，即箔電極和金屬化電極。把這種芯子展開則得一長帶平板電容器，如圖 17。圖17卷繞形電容器芯子結(jié)構(gòu)示意圖卷繞形芯子的電容量可參

25、考平板形芯子進行計算。由于卷繞芯子結(jié)構(gòu)的特點，它與相同規(guī)格尺 寸的迭片平板電容器芯子相比較，只不過增加一條介質(zhì)。但容量幾何面積，卷繞形芯子是無法繞制 的，只有同時還不知道芯子的卷繞匝數(shù)及卷好后一個值得注意的問題。它不僅與介質(zhì)材料有關(guān)。而 且也與制造芯子時的卷繞工藝和浸漬工藝有關(guān)。這些問題，就是下面我們將要討論的內(nèi)容。（1）極板的有效長度l在圖1 7中，卷繞形電容器芯子的兩條極板和相互隔開的兩條介質(zhì)組成了兩個容量幾乎相等的 并聯(lián)電容，即SC = 2X X 10 8 （呼）3.6 d當給定電容量C,介質(zhì)厚道d和介質(zhì)的e后，則可得到工程上常用的計算極板面積的公式，即 TOC o 1-5 h z 1.

26、8 cd -2 5652、S= b= x 102=cd （cm2）（17）式中 Cy d師值得指出的是介電常數(shù)e是由多種因素決定的； 它不僅與介質(zhì)材料本身有關(guān)，而且也與制造工藝有關(guān)。如芯子卷繞時的拉力大小介質(zhì)的類型和層數(shù)，浸漬材料的類型及浸漬工藝，都會影響e的大小。當采用象電容器紙一類的纖維材料介質(zhì)是，上述因素的影響就愈明顯。生產(chǎn)兆歐時光這樣解決 這個問題的，如有必要就和在制造卷繞形芯子的各項工藝品完全一樣的條件下。首先繞制一小批一 定極板面積S和已知介質(zhì)厚道d的芯子并測出其容量 C。根據(jù)下式便可決定減弱系數(shù)KWo565 S K =cd確定Kw后，根據(jù)所設計的電容器的電容量 C及選定的介質(zhì)厚道

27、 d,由式17便可確定所需極 板面積S=K Cd當極板的寬度b確定后，其長度 也就確定了。 一 . . . 還要注意的是，按上式計算的并非極板的真實長度，這是由于芯子的最外一條極板未能完成內(nèi)、外兩個電容器的極板作用，只對內(nèi)層介質(zhì)其作用。所以，當設計的容量較小，所需極板長度 較短。這時，極板的有效長度_D2式中D芯子外徑（cm）, D的計算參間本節(jié)（3）。電容，入設計的容量極大，極板長度較 長，這種現(xiàn)象引起的誤差也就不必考慮了。在實際工作中為了簡化計算工作，在選定了電容器芯子的介質(zhì)后，就能求出與其工作電壓相對應的介質(zhì)厚道d,電容芯子的卷繞系數(shù) Kw （或也能確定了。根據(jù)公式（17）S= x b=

28、 1.8 cd x 102= 565cd 在 b一定的情況下，極板的有效長度與容量成正比。所以，如把常用的幾個b值作為參變量，就能得到圖1 8所示的曲線。利用這組曲線，進行設計計算時就方便多了。（2）卷繞芯子的外殼和芯軸 Do的選擇卷繞形芯子的外形一般都有圓柱形和扁平形兩種，它們的截面如圖1 9所示。一般來說電容量小時為圓柱形， 容量大時芯子就采用扁平形。如果電容器為密封結(jié)構(gòu)，首先必須在有關(guān)標準規(guī)定的電容器外殼尺寸系列值中把外殼大小圖18卷繞形電容器確定下來后，才能進行芯子的有關(guān)參數(shù)計算。如果芯子為扁芯子極板的l-c曲線平形，卷繞芯軸 Do的大小，就由外殼尺寸所決定，下面就來討論電容器外殼和

29、Do的選擇問題。圖19卷繞形芯子的截面圖由公式17,按照電容器的額定容量 C,確定電壓Ur和確定芯子的卷繞系數(shù) Kw （或0求 得極板有效面積 S芯子每匝厚道 A 2 （d+de）o我們就能得到卷繞芯子的有效體積。 Vef= S 岔而 芯子的真實體積 Vr為有效體積Vef與留邊量所形成的那兩部分體積之和（如圖 1-10所示）。另一方面，我們根據(jù)有關(guān)標準規(guī)定的電容器外殼尺寸系列值，可以求出外殼的容積；根據(jù)電容器額定電壓Ur的大小求得其電容器芯子的留邊量？b和芯子與外殼間的絕緣層厚度，也就能算出因為這些因為而導致電容器外殼有效容積的減小量。這樣我們也能求得外殼的有效圖1 10 卷繞形電容器芯子的有

30、效體容積V ef,外殼選擇必須滿足 V efVef積Vef式中V ef 外殼的有效容積Vef芯子的有效體積式中?。?）號是因為Vef是芯子的理論體積，時間體積必然較理論值大。卷繞芯軸D0的大小，對于圓柱形芯子，在保證卷繞時芯子不晃動的前提下，應選小一些的D0為好；對于扁平形芯子（通常是繞成圓柱形經(jīng)壓扁后而得）；Do的選擇，應根據(jù)芯子在外殼中的安放形式和選定外殼尺寸大小，按圖（1 9c）通通計算出。（3） 卷繞形芯子的匝數(shù) N及外形參數(shù)由電容器極板的有效面積選定外殼后，極板選用外殼的高度確定極板的寬度，以公式（17）而得到極板的有效長度1。根據(jù)本節(jié)（2）部分選擇Do的原則確定卷繞芯軸 Do后，就

31、可以著手計算 卷繞形芯子尺寸的各個參數(shù)了。計算芯子尺寸的方法通常有等截面法，平均容量法則從簡介紹。等截面法：如圖19所示，Do為芯軸直徑；D為芯子半徑；1、b分別為極板的長度和寬度；d為介質(zhì)厚度；de極板厚度；B為芯子卷繞的匝數(shù)；8= 2 （d + de）為每匝厚度。圓柱形芯子的凈截面積等于芯子展開成平板帶狀時的截面積，即a= （N 8 + DC） 2 （DC） 222以a=代入上式得圓柱形芯子外徑由圖1-9a）得DC22De2(cm)D= Do+2NS,將 8= 2 (d+de)代入D De4 d de(19)扁平形芯子通常是繞成圓柱形經(jīng)壓扁后得到，此種結(jié)構(gòu)多用于大容量的紙介、金屬化紙介和紙

32、 膜符合電容器。扁平形芯子的匝數(shù)N按式（19）計算。而芯子的截面寬度為Br=2NS （cm）（110）扁平芯子截面的長度為DoAr = 2N 6 + 2Br + 22(111)平均容量法:圖1 11卷繞形芯子結(jié)構(gòu)參數(shù)計算圖圖111a)示出匝數(shù)為N的圓柱形芯子的橫截面。平均容量法認為； 此圓柱形芯子的電容量可1以看成由23個內(nèi)徑為Dao= -(D+ D0)壁厚為d的管形芯子的電容器并聯(lián)組成。設平均容量Dao則C = 2NCao以N=-D一Do一=(DE0)/4(d+de)代入，如果已知芯子的介電常數(shù)r,芯2 2 d de軸直徑Do ,寬度b和厚度de,介質(zhì)厚度d時，D與C的關(guān)系為D2=D2o +

33、 KCD = dD0KC(112)式中 d, depmD、Do、b-cmk=14.4d (d+de) x 10-2/ ( &b)(1 12a)芯子外徑D確定后，代入1 9式，便可求出匝數(shù) No平形芯子的橫截面如圖1-11b)所示，若該芯子匝數(shù)為N,它的橫截面的平均周長為2Aao +2Bao,極板寬度b以(2Aao+2Bao) X b為極板面積組成的平板電容器的平均容量AaobHaob、Cao =2 ( - + J)3.6 d 3.6 d則此種芯子結(jié)構(gòu)的容量C=2N C ao由圖 1-11b)可知：Eao=/2=4N(d+de)/2 = 2N(d+de)Aao =Ao+Bao =Ao + 2N(

34、d + de).將 Ba(x Aao 代入整理得N22NC =+ 一 K2KiKi解方程得卷繞匝數(shù)N = V K1CK22 K2(113)_ 5式中 Ki = 7.05d 10rb dde1.25AO 103K2 =d deAo =Do 2(cm)且 d、de師 b、Ao cm c F芯子匝數(shù)N求得后，代入1 10和式111即可算出芯子的 Br和Ar。還要指出，芯子的時間尺寸比上面算出的數(shù)值大。一般壓緊的扁平芯子，其實際的Br值要比理論計算值增大 510%。而Ar值，根據(jù)壓扁是否受到限制，可能增大1020%。1-2-4電解電容器芯子電解電容器芯子與其它電容器芯子相比較，結(jié)構(gòu)上最顯著的特點是它的

35、電介質(zhì)與金屬電極結(jié) 構(gòu)結(jié)為一整體。他們不能各自獨立存在，介質(zhì)就是閥金屬表面陽極氧化形成的一薄層金屬氧化物薄 膜。介質(zhì)厚度可以很方便的？ ？電容器工作電壓的高低在較寬的范圍內(nèi)變化；閥金屬電極表面又可 以通過腐敗方式擴大。這就是電解電容器電容量特別大的原因。雖然電解電容器發(fā)展很快，但就電極形式而論，還是箔式和金屬粉燒式兩種，由于電極形式不 同，芯子的計算方法各異。下面分別進行討論。(1) 箔式電解電容器芯子箔式芯子主要用于鋁電解電容器和少量的鋰電解電容器。為了擴大電極面積S增大電容量，箔式電板都是腐蝕過的。為了表征電極面積增大的程度。通常陰影腐蝕系數(shù)K值。它表示在某一陽極氧化形成電壓下， 得到同一

36、電容量時所需光箔面積So和腐蝕面積S之比，或者在相同形成電壓，相同面積尺寸時，腐蝕箔電容量C和光箔電容量 Co之比。腐蝕系數(shù) K可用式子表示 K=So/S=C/Co 形成電壓一定時箔式電解電容量芯子通常采用卷繞結(jié)構(gòu)，其電容量為(114) TOC o 1-5 h z rkS6C = r x 10-6 F1.8 d式中d為介質(zhì)氧化膜厚度，與形成電壓Uf有關(guān)d= a Uf(cm)常數(shù)a決定于閥金屬性質(zhì)，下面給出幾種常用閥金屬氧化物膜的& a值金屬氧化膜raAl 2O3101.4 X10-7Ta2O5271.0 X 10-7Nb2O5412.1 X10-8對于鋁氧化膜(Al 2O3 ),彳10 a=

37、1.4X10-7 cm/V代入上式整理得S=0。079 ufc (C Itf)(1 15)k現(xiàn)在也常用面積比容的概念來表征電極腐蝕后面積增大的程度。它表示腐蝕電極在一定的形成電壓下，單位面積上所能獲得的電容器( 陽C itf)。如果已知某形成電壓時極板的面積比容Cs,要計算此形成電壓下容量為C的電極面積S,則可按下式求出S=C/Cs (Citf)(1-15a)(2)閥金屬粉燒結(jié)式芯子增大電極表面的方法，除了上面談到的腐蝕方式外，還可以把粒度為一定數(shù)值范圍的閥金屬粉 在一定壓力下壓制成一定形狀的陽極塊，然后在高溫、高真空條件下，燒結(jié)成為相互連接的多孔閥 金屬電極。在這種多孔體表面氧化生成一層閥金

38、屬氧化膜，就制成了閥金屬粉燒結(jié)式芯子。用這種 方法制成的電容器芯子，不僅電極表面增大很多，而且對有難于腐蝕或腐蝕工藝困難的金屬 如粗、鋰電極；這種方法配成了粗、鋁電容器主要制造芯子的方法。為了探尋金屬粉燒芯子的計算方法，我們再看一看公式(1 15), S= 0.079 UfC/K整理后得K/0.079 = UfC/S腐蝕系數(shù)K表征了極板有效腐蝕程度一定時對某一閥金屬氧化膜增大的 情況。K的大小與腐蝕坑的數(shù)量、深淺、大小及形狀有關(guān)。 當腐蝕程度一定時對某一閥金屬氧化膜。UfC/S為定值。類似的，對某一閥金屬多孔燒結(jié)體芯子，當影響它的極板有效面積大小的閥金屬顆粒形狀、大小和顆粒數(shù)一定時，UfC/W

39、也為定值。金屬多孔體重量。為了表征金屬粉這一重要性質(zhì)。 采用重量比容參數(shù)。C uF U f V uF VCw = - ()(1 - 16)必須指出，Cw的數(shù)值不僅決定要金屬粉的有關(guān)參數(shù)，還與金屬多孔體的成行壓力，燒結(jié)溫度 等工藝參數(shù)有關(guān)。知道粉料的重量比容 Cw,當形成電壓Uf和額定容量C確定后，陽極空曠體所需粉料的重量。C uF Uf V(1 17)W =Cw uF V/gr-一調(diào)正系數(shù)，考慮由稱料和成行時帶來的粉量誤差，由經(jīng)驗確定，一般刀為1.1-1.3。類似地，如以Cv表示粉料的體積比容(單位體積的容量與電壓之乘積)，在某一形成電壓Uf下 達到額定容量C時，需要粉料的體積為C uF Uf

40、 VV = 2(cm 2)(118)CV uF V / cm上面式子中的 Uf叫氧化膜的形成電壓，一般電容器的規(guī)定電壓Ur都小于Uf。如CD型鋁電解電容器。U f = 1.4Ur由于影響電解電容器容量的因素很多，上述有關(guān)電解電容器的計算都是近似的，氧化膜的e和系數(shù)a等參數(shù)，從各方面得到的數(shù)據(jù)分散性較大，必須根據(jù)多次實驗才能確定。1-3電容器的容量頻率特性和有效電容器實際電路中的電容器，總要消耗一定的能量，而且本身又具有一定的電感。因此，在交流電路 中它并不是以純?nèi)菘沟男问匠霈F(xiàn)，而是表現(xiàn)為阻抗形式，本節(jié)從電容器集中參數(shù)的等效電路出發(fā)，分析電容器的有效電容器，并討論電容量隨頻率變化的一般規(guī)律。1-

41、3-1電容器的結(jié)構(gòu)和等效電路電容器的結(jié)構(gòu)一般由三部分組成(1)電容器芯子，由根據(jù)和極板間的電介質(zhì)構(gòu)成，它是電容器的主要部分，一般情況下電容 器的性能主要由芯子決定，(2)電容器芯子保護層它要保證電容器在工作和儲存期都處于良好狀態(tài)，根據(jù)芯子的情況和性能要求，由涂復、包封、灌注、膜壓和金屬外殼等芯子的密封和半密封保護層。它與芯子并聯(lián)。(3)引出線或絕緣子引出端考慮到電容器的一般結(jié)構(gòu)和其各部分對電容器性能的影響。我們就得到用集中參數(shù)表示的電容器等效電路的一般形式。如圖1-2a)所示RR圖1-12電容器的一般等效電路a）等效電路的一般形式b）交流電路中的等效電路c）支流電路中的等效電路d）串聯(lián)等效電路

42、圖中Cp電容器介質(zhì)、保護層極化產(chǎn)生的電容量R電容器介質(zhì)、保護層極化引入的等效并聯(lián)損耗電阻rm電容器金屬部分的損耗電阻（包括極限、隱線以及它們之接觸電阻）；L電容器引線和極板電源；Ri電容器漏導損耗電阻（包括表面漏導和介質(zhì)部分的貫穿漏導）在一般情況（不是高溫和極低頻）下，在交流電路中無須考慮電容器的漏導損耗，這時電容器的等數(shù)電路用圖1-12b）表示。有時為了使用方便， 也常運用電容器的等效串聯(lián)電路。 如圖1-12d）。 串、并聯(lián)電路轉(zhuǎn)換時電路參數(shù)間的關(guān)系，將在下面討論。在支流電路中，電容器由于極化產(chǎn)生的損耗，電容器電感以及金屬部分產(chǎn)生的損耗都不必考慮，這時的等效電路變成由 Cp和Ri組成的并聯(lián)電

43、路。如圖 1-12c）所示。1-3-2 電容器的有效電容量在討論電容器的有效電容量之前，應該首先了解電容器用電介質(zhì)串聯(lián)并聯(lián)等效電路間的轉(zhuǎn)換 及其各參數(shù)間的關(guān)系，這種等效轉(zhuǎn)換概念，在以后電容器的討論中，常會碰到。圖1-13為電容器介質(zhì)的串、并聯(lián)等效電路及其相應的電流和電壓間的相位角，也由a）等效串聯(lián)電路b）等效并聯(lián)電路圖1-13電容器介質(zhì)的串、并聯(lián)等效電路無功率消耗時（對于串聯(lián)電路r = 0,并聯(lián)電路R-8）?=90 ,變成?+ 8=90 8稱損失角，顯然 8越大，介質(zhì)消耗的功率越多。設介質(zhì)消耗功率為P,電容器存儲的無功率為Pq對于圖1-13a）的串聯(lián)等效電路(119), P 12r Ur rt

44、gK = = =w Crpq12 iucqiCr1wCr對于圖1-13的并聯(lián)等效電路:2(120)P_ U2/R _ Ir_1Pq=ii n 21= IC=CpRU C pCpZp =RjCp2R j CPR21 CpR 2用不同等效電路，表示同以介質(zhì)，其阻抗必然相等，即 Zo=Zp。根據(jù)其實部和虛部彼此相等, 則可得串、并聯(lián)電路各參數(shù)間的關(guān)系，即1(121)(122)R = r (1+ 2) tg2CsCp = 21 tg當tg 8 V V 0.1時，上面兩式可簡化為rR=Cp=Cotg通過上面的討論可知構(gòu)成電容器的電介質(zhì)即可用串聯(lián)電路表示，也可以用等效并聯(lián)電路表示。何種情況用何種電路表示這

45、要看當時用何種電塔表示討論問題較為方便而定。如果采用等效電路的 形式還與電容器的損耗情況一起考慮，就使它的表示更加形象和直觀。入當電容器消耗以介質(zhì)損耗 為主時，采用等效并聯(lián)電路，而當金屬部分損耗為主時，則用等效串聯(lián)電路。電容器的電容器取決于所使用的測量儀器，一般情況下，低頻時測得的是串聯(lián)電容Co,高頻時測得的是并聯(lián)電容Cp=有效電容器Ce在圖1-12d)所示的等效電路中，電容器具有電感和損耗，其阻抗為Zc =(r + rm) j (-coL)C2其模為 I Zc I = r rm 21L = v C r rm 2 12LC 之CCm由上式可知，具有損耗和電感的電容器，其阻抗不僅與其容量有關(guān)，而

46、且還與電容器的損耗因素tg 8 = wc (r + rm)和電感L有關(guān)。為了表征這些參數(shù)對電容器阻抗值的影響。我們按照理想電容 器容抗的定義，令I(lǐng) Zc I =122=C r rm12LCC(123)式中Ce有效電容量，由上式可得(124)CCe = ,C r rm 212LC 2式（1-23）表明，有效電容量 Ce受到多種因素的影響。它不僅與電容器的介質(zhì)性能（C、r）有關(guān)，而且還與電容器的結(jié)構(gòu)，工藝（L、rm ）有關(guān)。所以。有效電容量，也就是表示電容器的介質(zhì)、結(jié)構(gòu)、工藝對其阻抗影響的等效電容量。Ce不能由儀器直接測出， 而是測出阻抗后計算出來。這樣,就給有效電容量的實際應用帶來了不便。所以，

47、不能用儀器直接測量的Ce和能由儀器直接測出的等效并聯(lián)電容 C,e （圖1-14b）之間是否存在什么關(guān)系，就成了所關(guān)心的問題，也是下面我們要討論的問題。為了便于計算，將圖1-12d）所示的等效電路同化為圖 1-14a）所示的形式，然后將其轉(zhuǎn)換為圖 1-14b）所示的電路。圖1-14a）中的Cs為C與L組成的等效串聯(lián)電器，其容抗為Cs Isa) 1 1a)串聯(lián)形式圖1-14電容器等效串聯(lián)電路的簡化21112LC=+ j 3 L =j C2 j Cj C所以CC2 =2 一12LC由串、并聯(lián)等效電路各參數(shù)間的關(guān)系式1-21和1-221C e = C221 tg在串、并聯(lián)等效電路中tg 8 = wC2

48、 (r+rm)=tg2相等即C 、2一 ( r+rm)12LCb）并聯(lián)形式R =(r+rm) (1 +dr(125)所以，可用儀器測量的 C e的一般表達式為2(1 26) TOC o 1-5 h z C 12LCC e =7 HYPERLINK l bookmark253 o Current Document _22_ 2C r rm1 LC通過上面的分析，公式 1-24和1-26表明，影響Ce和C e的因素較多，不便討論。如果我們 結(jié)合電容器所用介質(zhì)及其結(jié)構(gòu)和工藝特點進行研究，則它的等效電路便可以進一步簡化，這樣，不 僅方便討論問題，而所得結(jié)果也更接近實際情況。1-3-3電容器容量的頻率特

49、性電容器的電容量隨工作頻率的變化規(guī)律主要受到兩方面的影響，一是介質(zhì)的頻率特性（e、r與頻率的關(guān)系），二是電容器的工藝、結(jié)構(gòu)（即 rm和L對容量的影響）。為此。我們假設電容器的 介質(zhì)采用只有瞬間位移極化的材料。電容器電感的影響某些高頻運用的電容器，其介質(zhì)損耗很小，但容量不大，電容器結(jié)構(gòu)簡單，微板和引線電阻rm也很小，所用在電容器的工作頻率范圍內(nèi)，可以認為滿足 （r+ rm ）。 wc這時電感就成為主要的影響因素，而損耗影 響可以忽略。電容器的等效電路可簡化為圖 1-15所示。由公式1-24和1-26。當（r+rm ） = 0時Ce=C e =C-（1-27）圖1-15 “無損耗”電容器2LC的等

50、效電路由公式1-27可知有效電路電容量 Ce隨f的增大而增大。當f=fo =1/2兀JLC時,Ce將趨于無限大。fo成為電容器的固有諧振頻率。當 f fo時，電容器已轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑姼性?。因?fo就是 電容器的上限工作頻率，為了提高fo。在容量一定時，必須降低電感。圖1-16a）所示，當電容器的引線由mm減小到1.5mm時，電容器的電感便相應地減小，而 fo也相互地減小，而 fo也就提高了。圖1-16b）是引線長短相同，容量各異的高頻I型介片形電容器的頻率特征，電容器容量減小，fo就向高頻萬向移動。玻璃電容器，也有類 似的特征。電容器等效損耗電阻的影響有些電容器，在fwL成立。電容器的等級電路

51、可簡圖1-16電容器的容量頻率特征化為圖1-17所示。這時電容器的損耗就成為影響由公式（1-24）得電容器的有效電容量圖1-17 “無電感”電容器的等效電路其有效電容器的主要因素。Ce = 2.1 C r rm(1 28)(1 29)二 C 1 tg2而用高頻電橋測得的等效并聯(lián)電容器CCC e =2 =2C r rm 1 tg電容器的損耗對其有效電容器的影響，如圖1-17b）所示。如介質(zhì)損耗很小，r可忽略，則金屬部分的有效電阻 rm （包括極板與引出片間的接觸電阻）就成為主要的影響因素。rm使有效電容量Ce隨頻率增加而下降。rm愈大Ce在較低頻率就開始下降。有些類型的云母和聚苯乙烯電容器就屬

52、于這種情況。如果 rm （主要由接觸電阻產(chǎn)生）大，使tg 8增加到不能容忍的地步。有效容量Ce也就減小到電容量接近開路的狀態(tài)，這時微弱信號就很難通過。這就是通常所說的低電平開？電解電容器的有效電容量電解電容器通常使用頻率較低，常能滿足條件1/wCwL電感有效可忽略(高頻鋁片電容？例外)。影響電容器有效容量的主要因素是電容器的損耗。在表示鋁電解電容器的三組份中(圖 1-18),介質(zhì)損耗r和金屬部分損耗rm較小，支的損耗大小是吸附電介質(zhì)并起著陰極作用的襯墊紙 的r。且數(shù)值隨溫度降低而急劇增大，是影響有效容量頻率特征的主要因素。根據(jù)公式(1-24)注意到r+rm + re在1/wCwL時得CCCe=

53、 r= ,(1 30)22.1wc r r re1 tgC rrmf氈I HQ-czj |圖1-18電解電容器的等效電路在低溫，而且頻率又升高時，電容器 tg上wC (r+rm + re )wC re急劇增大。由公式(1 30)可知，這時有效電量就相應減小，電容器的阻抗也變大了，有如一電容器外接了一個串聯(lián)電 阻，因此能通過電容器的脈動電流就相應減小，好像電容器的容抗作用下降一樣。 1-4電容器的電容量與溫度的關(guān)系電容器在使用和儲存過程中引起其電容量變化的因素很多，經(jīng)常碰到的是工作頻率和環(huán)境溫度。還有潮濕、電場、冷熱循環(huán)、機械振動和沖擊等因素的作用，有時還可能遭受到各種核輻射的影 響。頻率和溫度

54、的作用通常不會產(chǎn)生電容量不會的不可逆過程。但是潮濕、電場、冷熱循環(huán)諸因 素的多次、反復或長期作用，就會在電容器發(fā)生一系列的物理、化學變化，導致材料變質(zhì)和產(chǎn)生永 久變形，而使容量發(fā)生不可逆變化。本章主要討論電容器的容量溫度特性及其參數(shù)，并討論提高容量穩(wěn)定性的方法。1-4-1溫度對電容器的影響電容器電介質(zhì)e隨溫度而變化，是絕大多數(shù)電容器的電容量隨溫度變化的主要原因。所用了解電介質(zhì)e的一般溫度特性是非常必要的。關(guān)于介質(zhì)e與溫度的關(guān)系。我們已在本章1-1-2中介紹過了。除了所用介質(zhì)之外，電容器的結(jié)構(gòu)。工藝也會影響電容器的容量溫度特性。一般說來，扁平形比柱形的容量穩(wěn)定系數(shù)。但是，一般情況下，介質(zhì)的影響起

55、決定作用。圖1-19示出了幾種有機介質(zhì)電容器的容量溫度特性。值得指出的是，電解電容器的容量溫度特性，并不取決于介質(zhì)氧化膜e的溫度特性。而是由于 電容器的同時的陰極結(jié)構(gòu)及其性能隨著溫度變化而引起的。1-4-2 表征電容器容量溫度特性的參數(shù)描述電容器溫度性能的參數(shù)有三個：電容器溫度系數(shù)a 。一個電容器，只要選用其中二個參 數(shù)就能表示其溫度性能。(1)電容量溫度系數(shù)a 電容器室溫溫t10時容量為。正極限工作溫度t2。時容量為 Q。則電容器的溫度系數(shù)可表示為1.滌綸2.聚苯乙烯3.聚碳酸酯1/2 C1“c= 一？ Y01(1-31)4.聚丙烯 5.聚乙烯6.聚四氟酸酯7.聚?C1t2 t01由上式可知

56、，溫度變化一度時電容量的相對圖1-19有機電容器容量變化率變化率稱為電容器的電容溫度系數(shù)。由于a c很小，溫度曲線工程上都以10 8數(shù)量級表示，這時a c的單位是106/C或PPM/C,而式(1-31)可表示為a c =-n（PPMC1t0由于一般電容器的容量溫度特性并非(1-32)BB是嚴格的直線關(guān)系，所以由上式求出的a表示了電容器在溫度 t 1和t 2兩點間電容溫度間多測幾點溫度的容量，而且在負極溫度120間也多測幾點容量，則可得出一條容量變化率溫度曲線。如圖1-20。圖中的直線圖1-20電容器的容量變化率溫度曲線A和B的斜率之差就表示實際容量溫變曲線偏離線性的程度。于是接（1-32）式計

57、算的a o與電容器溫度系數(shù)間就有一允許的偏差范圍值。如要計算電 容器在某一溫度時允許的電容量范圍可按下式計算。Ct = （C+允許偏差）1+ （a c 允許偏差）（t11）x 10 6室溫t1 一般取205CO正極限工作目前我國采用的是從室溫到正極限工作溫度范圍的數(shù)值。 溫度一般取855COa c通常用來表征溫度穩(wěn)定性較好的電容器，如I型瓷介電容器、云母、玻璃釉、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等電容器。為了便于比較，測試頻率一般采用1兆赫。表1-2列出了幾種電容器的ac值。表1-2電容器的a c值電容器類型 高頻瓷介電容器云母電容器玻璃釉電容器 聚苯乙烯電容器 聚四氟乙烯電容器 高頻獨石電容器& c (

58、 PPM/C ) + 200130050 土 200+ 40 + 100-200 200+ 33 2200（2）容量溫度變化百分率XC1C對于一些容量溫度穩(wěn)定性較差而對溫度性能要求又不嚴格的電容量，我們就用容量隨溫度變化 的百分率表示其溫度性能。(1-33)C2 C1?C/C= X 100%C1般紙介、金屬化低介、滌綸等電容器，容許的C/C值，在土 5%土 10%, I型瓷介電容器 C/C在正、負極溫度下都是負值，且容許在20%90%內(nèi)變動。鋁電解電容器一般 C/C的范圍是土 25%50%。固體鋁電解電容器 C/C15%,而液體鋰電解電容器的4 C/C可在土 25%50%范圍內(nèi)變動。(3)電容

59、器溫度溫度性系數(shù)3c以上討論的兩個參數(shù)，其容量變化是可逆的，即不論在正溫或負溫應用的電容器，隨著工作 溫度恢復到室溫后，其容量的變化便自行消失。但是，當電容器受到某些外界因素的連續(xù)或常期作 用，還可能引起電容量的不可逆變化。例如電容器受到冷熱循環(huán)、潮熱、高溫負荷、輻射、電離等的作用或者常期貯存。在介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生了物理、化學或電化學變化，導致了介質(zhì)老化。此外，攝 動、沖擊也可能使電容器產(chǎn)生不可逆變化。為了表征電容器不可逆變化的程度，采用電容量溫度穩(wěn)定性系數(shù)表示。它也表示電容器的容量 變化百分率。即電容器介質(zhì)或結(jié)構(gòu)不可逆變化后的容量變化百分率。3c =521x100%(1-33)Cl式中：G -試驗

60、前室溫時的電容量C2 一經(jīng)過冷熱循環(huán)后恢復到溫室時的電容量或經(jīng)過長期老化后的電容量。測量3 c ,通常表示兩種方法，一種是根據(jù)電子器件人工老化試驗的有關(guān)規(guī)定，在電容器上加上要 求的作用因素的溫度，在規(guī)定的試驗和時間后，測量其容量變化。另一種則是測量電容器經(jīng)受長期(一年或更長)自然貯存前后的容量變化。求出3 c。一般容量穩(wěn)定性較高的無機介質(zhì)電容器，如I型瓷介、云母、玻璃釉電容器共3c 0.2%。穩(wěn)定性較差的低介、金屬化低介可達1-4-3 降低電容器溫度系數(shù)的方法在設計制造某些類型時，常常要求控制或減小電容溫度系數(shù)至某一數(shù)值。所以了解影響電器溫 度系數(shù)的參數(shù)，尋求降低a。系數(shù)的方法是完全必要的，由